侯悦431510101毕业论文

1、南京铁道职业技术学院毕 业 论 文 题 目： 电吹风外壳模具设计 作 者： 侯悦 学 号： 431510101 系 ： 机械工程系 专 业： 计算机辅助设计与制造 班 级： 10计算机辅助设计与制造301 指导者： 王德山（教授） 罗辉兵（工程师） 评阅者： 戴冠林(讲师) 2013年6月 毕业设计（论文）中文摘要电吹风外壳模具设计摘要 在小型家用电器行业中，塑料替代传统金属必定是大势所趋，全国的塑料制品使用率逐年提高，在家电行业制品中，外壳使用率将超过50%，而塑料模具的需求量也会得到明显提高。总的来说，塑料模具的应用潜力是不可低估的，设计合理的注塑模具必将会受到市场欢迎。为了迎合人们不断增

2、加的需求，模具制品必须变革生产方法，改进生产技术，引进新思维。随着生活质量和水平的不断提高，电吹风日益贴近我们的生活。在熟悉注塑模具设计的基本知识的基础上，对系统进行整体分析并设计出系统的总体框架，了解系统需要实现的功能，选择UG和AUTOCAD作为设计工具。电吹风外壳设计主要内容共分为一下几个步骤：电吹风产品的结构设计、零件图、创新设计说明和优化设计、电吹风外壳分模、凹凸模的数控加工、毛坯的选择、零件工艺审查、工工艺路线的确定、刀具选择，加工方式和切削方式的确定、确定起刀点和换刀点和加工方法的缺点。电吹风外壳半模的CAM过程，产生刀具的路径，实体模拟加工，数控程序NC代码处理，实际加工模具并

3、检测，对产品进行外观设计的改进或加工程序改进。关键词 注塑模具；电吹风外壳；塑料模具目 录1 绪论11.1 选题背景21.2 设计内容22 零件工艺技术分析32.1 塑件原材料特性32.2 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析43 模具整体设计53.1 注塑模具总体结构的确定53.2 选择注塑机型号及其参数53.3 确定分型面73.4 浇注系统的设计和选择83.5 模具成型部件的设计和计算93.6 排气系统的设计113.7 模架的确定和标准件的选择113.8 与型腔零件有关参数的校核123.9 温度调节系统的设计133.10 推出机构(脱模）133.11 导向机构143.12 射机有关参数的校核1

4、43.13 冷却系统设计153.14 注塑分析154 模具装配及调试174.1 装配174.2 试模17结 论19致 谢20参 考 文 献21第 19 页 共 22 页1. 绪论1.1. 选题背景本课题来源于企业，是关于电吹风外壳的成型设计，该零件用于保护吹风机的内部部件，并且在一定程度上起到装饰作用。在小型家用电器的行业，塑料替代传统金属必是大势所趋，全国塑料制品的使用率逐年提高，在家电行业制品中外壳使用率将超过50%，而塑料模具的需求量也已经得到明显提高。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的，设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。现在的人对美的需求越来越大，电吹风是日常生活中经常用到的东

5、西，市场需求量大，受欢迎程度会大大提升的。该课题可以检验学生平时的学习水平，对以后从事类似的工作有一定的指导与实践意义。1.2. 设计内容电吹风外壳设计主要内容分为：电吹风产品的结构设计，零件图，创新设计说明和优化设计，电吹风外壳分模，凹凸模的数控加工过程，毛坯的选择，零件工艺的审查，加工工艺路线的确定，刀具的选择，加工方式和切削方式确定，确定起刀点和换刀点，加工方法的缺点等、电吹风外壳半模的CAM过程，产生刀具路径，实体模拟加工，数控程序NC代码处理，实际加工模具，检测，对产品进行外观设计改进或加工程序改进等。吹风机外壳对于电吹风来说起到了装饰和保护的作用，在设计过程中选材非常重要，既要耐热

6、，又要有一定的美观性。要计算出其型芯、型腔等的正确数据，选择合适的注塑机，对计算出的数据进行校核，看是否正确,选择合适的模架等等。2. 零件工艺技术分析2.1塑件的结构和尺寸精度表面质量分析2.1.1塑件的结构该产品是吹风机的外壳，总长度183mm，高度25mm,宽度95mm,采用台湾奇美公司生产的ABS塑料，成型收缩率约为0.4%-0.7%，该材料综合性能较好冲击强度较高且化学稳定性和电性能良好。并可表面镀铬喷漆处理，有着高抗冲高耐压阻燃性能，柔韧性好的优点。比较适用于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件以及电讯零件。经计算其体积为29.519cm³，壁厚为2mm，质量为30.

7、995g.然后将吹风机外壳三维图在UG中打开，此模具采用侧浇口，一模两腔的方法来成型。最大注塑压力为144Mpa。如图 2-1所示。图 2-1 塑件2.1.1. 尺寸精度该塑件的尺寸精度为 IT3级。2.1.2. 塑件成型方法确定综上所述，该塑件的结构较简单，且壁厚均匀，成型工艺性较好，可以采用注射成型的方法生产。2.2. 塑件原材料特性此模具的制造材料是ABS，ABS的外观是不透明呈象牙色的粒料，无毒，无味，吸水率低。其制品最终可着成各种颜色，并且具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性较好，易于进行表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属于易

8、燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并散发出特殊的肉桂味。ABS是一种综合性能非常良好的树脂材料，在比较大的温度范围内具较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%0.8%范围内。极少出现塑后收缩，其临界表面张力为3438Mn/cmABS有良好的力学性能，其冲击强度好，可在极低的温度下使用。且电绝缘性良好。3. 模具结构设计3.1. 注塑模具总体结构的确定塑料模可以看成是由如下零件构成：成型零件、浇注系统、导向定位机构、推出机构、侧向分型抽芯机构、排气系统、冷却与加热装置、支承与固定零件。塑件体积为V=29.519cm³，密度为p=1.

9、05g³，质量为m=30.995g，塑件的总体尺寸属于小型，尺寸精度不高。为提高生产效率，简化模具结构，降低模具生产成本，采用一模两腔、成中心对称的排列方式。如下图3-1所示。图 3-1 塑件排列方式3.2. 选择注塑机型号及其参数3.2.1. 注射量的计算：塑件的体积为，塑件的质量为，此时流道凝料的体积还未知，可按塑件质量的0.6倍进行估算，所以：:注射量为： 流道凝料的体积 图表 3-1 吹风机外壳成型工艺卡片塑 件 名 称电吹风外壳塑件草图材 料 牌 号ABS单 件 重 量30.995g成型设备型号SZ1000/ZH每 模 件 数2成型工艺参数材料干燥干燥设备名称烘箱温度 /8

10、085时间 /h23成型过程料筒温度后段 /150170中段 /165180前段 /180200喷嘴 /170180模具温度 /5080时间注射 /s05保压 /s2090冷却 /s201200压力注射 /MPa60100保压 /MPa后 处 理温度 /_时间 /min_3.2.2. 锁模力的计算：数控程序NC代码处理流道凝料(包括浇口)在分型面上的的投影面积为，但在此时还是个未知数，根据经验公式可得：(A1为每个塑件在分型面上的投影面积)，用进行估算： 上式中 查得塑件所需的注射压力70-105Mpa，而型腔的平均压力是注射压力的30%65%，因塑件属薄壁塑件，且其浇口为点浇口，压力损失比较

11、大，所以要取大一些，则根据塑件体积和分析得到最大注塑压力，初选定海天注塑机SZ1000/ZH,理论注射量为145³，注塑压力为176Mpa，锁模力为1000KN.移模行程为310，喷嘴球半径为12，喷嘴半径为4，拉杆内间距为365×365。模具型腔数校核：其中 注塑机公称注塑量， 浇口和流道的总体积， 单个制品体积。根据计算结果，实际锁模力小于名义锁模力，符合实际要求。表 3-2 注塑机参数螺杆直径/mm55模板的最小厚度/mm150标称注射量/ 145模板的最大厚度/mm360合模力/N1000000模板尺寸400×400注射压力 /MPa176拉杆空间/mm3

12、65×365注射行程/mm310合模方式液压机械螺杆转速/（r/mm）0220电机功率/KW11模板最大行程/mm670定位圈尺寸/mm150喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm8注射方式螺杆式最大成型面积/²1800定位圈尺寸/mm150注射时间/s23.3. 确定分型面本件要求外侧表面光滑，且下端外沿无浇口痕迹。为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件断面最大尺寸的部位。分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑件的外观质量。并且分型面赢有利于塑件脱模，还要考虑到侧向轴拔距等诸多因素。该塑件的分型面应选分型面位于如下图3-2所示位置，这样凹模型腔整体加工成型后

13、，塑件外表面光滑，且较容易脱模。图 3-2 塑件分型面3.4. 浇注系统的设计和选择3.4.1. 主流道的设计主流道尺寸根据所选注塑机的喷嘴半径为4，则主流道的最小端尺寸为： d=注塑机喷嘴球直径+（0.5-1） =40.5-1=5为了方便将凝料从主流道中取出，遂将主流道设计成圆锥形，斜度为2°，经过换算得主流道大端直径为7.8，根据模架定模固定板和型腔固定板的厚度，确定主流道总长为82。分流道和浇口的设计此产品属于壳类零件，遂选择侧浇口。主流道衬套的形式与浇口套相配合的定位圈结构如下图3-3所示图 3-3 定位圈主流道是熔体首先流经模具的部分,它的形状尺寸对塑料熔体的流动速度与充模

14、时间有较大影响。由于主流道入口处与注射机喷嘴要反复接触，所以极易损坏，因而材料的要求比较高。主流道设计为浇口套，采用T10A，热处理为50HRC55HRC，如下图3-4所示 图 3-4 浇口套3.4.2. 分流道的设计分流道布置分流道形状和截面尺寸因为聚乙烯的流动性很好，所以选用加工性能较好的半圆形流道，查表得d=10。分流道表面粗糙度流道的表面粗糙度的Ra要求较高，一般为0.81.6,在此取1.6。浇口的设计由于塑件外观表面质量要求较高，应该没有明显的烧口痕迹，因此采用侧浇口的方式。注射行程校核查得海天注塑机SZ1000/ZH0注射注射行程为310，浇注系统的长度为： 73+50.5+38=

15、161.5310 成立。3.5. 模具成型部件的设计和计算3.5.1. 型芯分析塑件的结构，根据尺寸公差可知：塑件在径向上的公差等级MT3级(GB/T14486-1993)，对此塑料此精度为一般。尺寸计算。查其尺寸公差为：,由于尺寸精度为中等，分别取制造偏差为尺寸公差1/3，磨损偏差为尺寸公差1/6。即：。塑料收缩率的范围为：0.3%0.8%，则平均收缩率为：故型芯的径向尺寸为：（设计尺寸参见零件图3-5所示）图 3-5 型芯型芯径向尺寸的计算：塑件基本尺寸为,磨损量为，模具型芯的基本尺寸为,可得： 型芯高度公式3.5.2. 型腔型腔的径向尺寸计算： 塑件的基本尺寸是，磨损量是，则塑件的平均尺

16、寸是为，模具型腔的基本尺寸为，则模具型腔的平均尺寸为。当型腔的平均磨损量是时，要考虑到平均收缩率，则可列出如下式： 对于中小型塑料制品来说，令，并将比其他各项小许多的略去，则有型腔如图3-6所示图 3-6 型腔标注制造公差后得到模具型腔的径向尺寸为型腔的深度公式3.5.3. 中心距尺寸的计算塑件的上凸台之间、凹槽之间或凸台与凹槽之间的中心线距离称为中心距。由于中心距的公差是双向等值公差，同时磨损结果不会使中心距尺寸发生变化，在计算时不考虑磨损量，因此塑件上的中心距基本尺寸和模具上的中心距基本尺寸都是平均尺寸。中心距尺寸公式为： 3.6. 排气系统的设计该塑件为中型逆件，可用顶针与模板之间的间隙

17、排气，其间隙为0.030.05。3.7. 模架的确定和标准件的选择由前面型腔大布置以及相互的位置尺寸，根据成型零件尺寸结合模架标准架，选用结构形式为HASCO_E型，模架尺寸为346×396的标准模架，符合要求。如下图3-7 图 3-7 模架3.8. 与型腔零件有关参数的校核 型边缘距离的校核校核合格。为模腔材料的许用应用，查Cr12MoV 的许用应力为245MPa为型腔的平均压力 腔底板厚度的校核 模具闭合高度的校核计算模具闭合高度为： 查SZ1000ZH得，即模具满足的安装要求。 模具的外形的校核：本模具外形尺寸为：396×396×220查SZ1000ZH注射

18、机的模板的最大安装尺寸为400×400，故能满足模具的安装要求。 开模行程的校核：模具的行程为 查SZ1000/ZH的最大开模行程为670mm>177mm,能满足注射机的开模要求。3.9. 温度调节系统的设计查表得ABS成型时所需的温度为50-80 ，故设此模具的温度为60 。冷却水体积流量 冷却水管直径为了使水一直处于湍流状态，查表得d=3。冷却水在管道内的流速为 由式 大于最低流速1.10m/s，可以达到湍流状态，管道直径选用合理。冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查表 f=7.22(水温为30时)，因此冷却管道的总传热面积3.10. 推出机构(脱模）3.10.1. 推出

19、机构形式的确定推出机构是把塑件及浇注系统从型腔中或型芯上脱出来的机构。按推出元件类别分为：推杆推出机构、推杆推出机构、推件板推出机构。此塑件采用顶杆推出，推杆设计在塑件的台阶，每个塑件由6根推杆推出，其结构如装配图所示。顶杆如图3-8所示。图 3-8 顶杆3.10.2. 脱模力的计算 脱模力系数 塑料的线性膨胀系数 在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量 塑料的软化温度 脱模时塑件的温度 塑件的厚度 型芯脱模方向高度3.10.3. 脱模力的校核查SZ1000ZH的顶出力为 即能满足注射机的要求。3.11. 导向机构模具导柱主要起到导向和支撑作用，导柱选用模架本身规格，其长度与开模行程有关，须另行选择

20、计算。导柱如图3-9所示形状。图 3-9 导柱3.12. 射机有关参数的校核3.12.1. 型腔数量的校核注射机的额定注射量校核模具的型腔数量：,型腔数目校核合格。式中 为系统凝料和飞边所需的体积， 为每个塑件的体积， 为注射机的额定注射量。3.12.2. 注射压力的校核 注射压力校核合格。式中 K为注射压力安全系数，一般为1.251.4。3.12.3. 锁模力的校核式中 F分型面上的张开力， p型腔内熔体的平均压力， A每个制品在分型面上的投影面积， B流道和浇口在分型面上的投影面积， K为锁模力安全系数，一般取1.11.2。其他尺寸的校核只有待模架选定，结构尺寸确定后才可进行。3.13.

21、注塑分析3.13.1. 流动分析从流动分析来看(如图3-10所示），在注塑过程中一直存在气穴和熔接痕，主要原因是ABS材料吸湿性较强，材料塑化时含较多水分，致成型时存在气孔和熔接痕，解决方法是材料在塑化之前需进行一定的干燥处理4h，使水分含量保持在0.2%以内。同时在模具设计时加入排气系统设计，减少气孔和熔接痕。由于气穴和熔接痕出现的位置接近，可在此位置设计定出装置，便于排气。(a)气穴；(b)熔接痕；(c)排气孔；图 3-10 排气系统3.13.2. 翘曲变形分析翘曲是由收缩变化过而大引起的制件缺陷，一般情况下，导致收缩变化过大原因有3个：不同区域的收缩不均匀冷却不均匀和分子不均匀。从分析结

22、果看，其翘曲变形的最大值为0.17，其中由于冷却引起的变形很小，是3×10¼，由于收缩时产生的变形为0.17，因此这是收缩时引起翘曲的主要原因。4. 模具装配及调试4.1. 装配机械装配即按照设计的技术要求实现机械零件或者部件的连接，把机械零件或部件组合成机器。装配是机器制造的重要环节，是不可或缺的。此模具是单分型面注射模模具，也称作二板式注射模具，它具注射模具中最简单的结构形式。模具装配，就是把他们的组成零件按图纸的要求连接或固定起来，成为各种组件、部件。最后将所有、零件、组件和部件全部连接或固定起来后成为模具，并能够生产出合格制品的整个过程。在这个装配过程中，既要保证能

23、配合零件的配合精度，又要保证零件与零件之间的位置精度。另外，对于具有相对运动的零部件，还必须保证它们之间的运动精度。因此冲压模具装配精度的高低及质量的好坏，会直接影响到制件的生产能否正常进行，同时还会影响制件的尺寸精度以及生产成本。导柱、导套与模板之间一般是过盈配合，装配时可采用手动压力机将导柱压入动模板的导柱孔，复位机构的装配复位杆与固定板一般使用过度配合。模架的装配比较的简单，用螺钉将装有导套的定模板连接起来即可。4.2. 试模试模指在产品开发和制造流程中，在产品完成模具制作后、批量生产前进行的测试注塑步骤。模具在制造完成所有配件并装配完毕后，需通过实际的注塑并得到注塑样品，然后得通过样品

24、检测才能确定模具的制作是否完全符合设计的要求。在装配完成之后，在交付生产时试模，目的是检查模具在设计制造时候是否存在缺陷，若有，则要排除；对模具成型工艺条件进行试验这样有利于模具成型工艺的确定和提高。其工作原理是：在合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模会闭合。型腔是由定模板上的凹模与固定在动模板上的凸模组成的，并且由注射机合模系统提供的锁模力锁紧，随后注射机开始注射，塑料熔体经定模上的浇注系统能够进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型的过程后开模。开模时，注射机合模系统会带动动模后退，并且模具从动模和定模分型面分开，这时塑件包在凸模上随动模一起后退，同时，动模移动一定距离后

25、，注射机的顶杆会接触推板，随即推出机构开始动作，使推杆将塑件从凸模中推出，使塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下，至此已经完成一次注射过程。合模时，推出机构靠复位杆复位。并准备下一次注射。模架结构如图4-1所示。装配图如图4-1所示。图 4-1 装配图1上模座，2型腔固定板，3型芯固定板，4支撑板，5垫块，6推件板，7顶杆固定板， 8动模座板，9下模座板，10固定块，11螺钉，12导柱，13导套，14浇口套，15定位圈，16螺钉，17限位钉，18冷却水孔，19型腔，20型芯，21顶杆，22螺钉。 结 论利用各种CAD、UG软件优势，在设计前将产品设计、模具设计、实验综合全面考虑，会大大减少因设计

26、不合理造成的时间延误，增加了设计的可信度，达到避免了设计缺陷，缩短了开发周期的目的。在这里，注射成型工艺分析过程和应用研究是一个涉及较多工艺参数的应用性课题，其中我对某些参数的研究和认识还存在一定的误区和不足，对许多工艺相关性方面还得做进一步的研究和探索。这个课题的难点在于该零件的曲面较多，分模时会比较困难。本次设计与我以前所做的课程设计有很多不同。在此次设计中，核心零件都是基于UG 的优化模块来实现优化设计，这是在具体方法上对于传统设计的革命。传统设计计算繁琐，重复率较高，尤其是在试凑计算时对经验要求较高。优化设计只需要确定设计变量、确立优化目标、定好约束条件，然后就可以由计算机去完成复杂的迭代计算。由于平时学的内容较多，在短时间内完成吹风机外壳的设计，所以有很多细节和较深刻的问题我没有考虑周全，产品本身可能会存在一些问题和缺陷，可能是自己都没有发现到的。虽然这次毕业设计不是很完美，但是我也从这一套过程中学习了关于模具设计的基本方法和思路，为我以后的学习和工作打下了一个很好的基础。相信以后自己在模具上的设计会更加的完美。致 谢毕业设计已经接近尾声，这也意味着我的大学生活就要结束了，三年一晃而过，回首走过的岁月，倍感充实，当我做完毕业设计的时候，心中既有如释重负的感觉，同时也感慨良多。首先我想要感谢我的指导老师以及在毕